第九章 氧化还原反应与电化学基础.
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应和电化学是化学领域中重要的研究方向，它们在生产、能源、环境保护等各个领域都具有重要的应用价值。
本文将从氧化还原反应的基础知识入手，介绍氧化还原反应的定义、特征以及电化学的相关概念和应用。
一、氧化还原反应的基本概念和特征1.1 氧化还原反应的定义氧化还原反应是指化学反应中，电子从一种物质转移到另一种物质的过程。
在氧化还原反应中，发生氧化的物质失去电子，而发生还原的物质则获得电子。
整个过程涉及到电子的转移和能量的释放。
1.2 氧化还原反应的特征氧化还原反应的特征可以总结为以下几个方面：1）电子的转移：氧化还原反应中，电子从一个物质转移到另一个物质，导致物质的氧化或还原。
2）氧化和还原：氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。
3）氧化剂和还原剂：氧化剂是指能接受电子的物质，还原剂是指能提供电子的物质。
4）氧化态和还原态：在氧化还原反应中，物质的氧化态和还原态发生变化。
二、电化学的基本概念和应用2.1 电化学的基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电池等重要概念。
2.2 电化学的应用电化学在许多领域都有广泛的应用。
以下是电化学的几个应用方面：1）电解：通过电解，可以将化合物分解为原子或离子，使得某些实验或工业过程得以实现。
2）电池：电化学电池是将化学能转化为电能的装置，广泛应用于电子产品、交通工具等领域。
3）腐蚀和防腐：电化学腐蚀是指金属在电解质中发生的一种化学腐蚀过程，而电化学防腐则是通过电化学方法来保护金属材料。
4）电解池：电解池是用于电解过程的装置，广泛应用于化学实验、电镀、电解精炼等领域。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应和电化学有着密切的关系。
氧化还原反应中的电子转移过程是电化学研究的基础。
通过电化学的方法，我们可以控制和利用氧化还原反应，实现能量的转化和化学反应的控制。
例如，电化学电池就是通过氧化还原反应来产生电能的装置。
第九章氧化还原反应及电化学基础
(6)在结构不确定或未知的化合物中, 由已知 元素原子的氧化数(如H,O等)来求得。分子中各 元素原子的氧化数之和等于零，离子中各元素 原子的氧化数之和等于所带电荷数。
例：
Fe3O4 Na2S2O3 Na2S4O6 CH2O 中 Fe的氧化数为+8/3 中 S的氧化数为+2 中 S的氧化数为+5/2 中 C的氧化数为0
M（ s ） ＝ Mn+（aq） ＋ne
如果金属越活泼或金属离子浓度越小，金属溶 解的趋势就越大, 金属离子沉积到金属表面的 趋势越小,达到平衡时金属表面因聚集了自由电 子而带负电荷，溶液带正电荷，由于正、负电 23
荷相互吸引，在金属与其盐溶液的接触界面处 就建立起双电层。 相反，如果金属越不活泼或金属离于浓度 越大，金属溶解趋势就越小,达到平衡时金属表 面因聚集了金属离子而带正电荷,而附近的溶液 由于金属离子沉淀带负电荷, 也构成了相应的 双电层 。这种双电层之间就存在一定的电势差。 氧化还原电对的电极电势:金属与其盐溶液 接触界面之间的电势差,简称为该金属的电极电 势。
24
（a）电势差E=V2－V1 （b）电势差E=V2′－V1 ′ 图6-2 金属的电极电势
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必须指出，无论是从金属进入溶液的离子， 还是从溶液沉淀到金属上的离子的量都非常小， 以至于不能用物理或化学方法进行测量。同时， 电极电势除与金属本身的活泼性和金属离子在 溶液中的浓度有关外，还与温度等因素有关。 因此无法测得电极电势的绝对值。
第九章
氧化还原反应及 电化学基础
1
第一节 基本概念
一、氧化数与原子价 判断氧化还原反应的依据－－是否发生 电子得失 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 在这个反应中发生了电子得失，所以是氧 化还原反应。 失电子过程——氧化 得电子过程——还原
氧化还原反应与电化学课件
氧化还原反应与电化学课件第一部分：氧化还原反应基础氧化还原反应，又称为化学电子转移反应，是化学反应中普遍存在的一种类型。
在氧化还原反应中，物质的氧化态或还原态发生变化，其中一个物质将电子转移给另一个物质。
这种电子转移过程导致原子或离子的氧化态发生改变，因此称为氧化还原反应。
1.1 氧化还原反应的基本概念在氧化还原反应中，我们需要关注两个重要的概念：氧化和还原。
- 氧化：物质失去电子，氧化态增大。
- 还原：物质获得电子，氧化态减小。
1.2 氧化还原反应的示例举例来说，我们可以观察以下氧化还原反应:Cu + 2Ag+ -> Cu2+ + 2Ag在这个反应中，Cu从0价氧化态变为+2价氧化态，被氧化，而Ag+离子从+1价还原态变为0价还原态，被还原。
在这个反应中，Cu失去了电子，被氧化，而Ag+获得了电子，被还原。
第二部分：电化学基础2.1 电化学的概念电化学是研究化学反应和电流之间相互转化的科学。
它研究物质在电化学过程中的氧化还原反应以及与之相关的电流和电势。
2.2 电化学的应用电化学在我们的日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
- 电解池中的电化学过程被应用于电镀、电解和电池等行业。
- 电化学还应用于环境保护，例如电化学处理废水和废气等。
- 电化学还在药物研发和分析仪器等领域有着重要的应用。
第三部分：电池和电解池3.1 电池的概念和分类电池是一种将化学能转化为电能的装置。
根据电池内部反应的性质，电池可以分为干电池和液电池两种类型。
3.2 电解池的概念电解池是一种在外部电流的作用下，将电能转化为化学能的装置。
它是电池的反向过程。
第四部分：课件设计4.1 课件设计的重要性课件设计是教学中不可或缺的一部分。
通过合理的课件设计，可以更好地呈现和组织知识内容，提高学生对氧化还原反应和电化学的理解程度。
4.2 课件设计的要点在氧化还原反应与电化学课件的设计中，应注意以下要点：- 简洁明了的页面布局，避免信息过载。
第九章氧化还原反应、电化学基础
第九章氧化还原反应电化学基础本章学习要求：1 掌握氧化还原反应方程式的配平及氧化数的概念。
2 了解原电池的构成、表示，电极电势的产生及一般理论计算，掌握能斯特方程，了解电极电势的应用。
3 利用电极电势判断氧化还原反应的方向和极限。
4 初步掌握标准电极电势图及其应用。
讲授内容：氧化数、氧化还原电对、氧化还原方程式的配平，原电池、电极电势及其应用、电极电势的一般计算、能斯特方程、氧化还原反应的方向和限度的判定、标准电极电势图及其应用。
本章重点：电极电势、氧化还原反应的方向和限度的判定、元素标准电极电势图及其应用。
本章难点：利用能斯特方程计算电极电势课时安排：4学时氧化还原反应的特征:反应前后某些元素的氧化态有变化，这种变化的实质就是反应物之间电子转移的结果，所谓电子转移既指电子得失，也指电子偏移。
9.1 氧化还原反应9.1.1氧化和还原氧化剂和还原剂还原：得电子从而使元素氧化态降低的过程。
氧化：失电子从而使元素氧化态升高的过程。
氧化剂：反应中得到电子的物质。
还原剂：失去电子的物质。
氧化还原反应：有电子得失或电子转移的反应。
在氧化还原反应中，还原剂被氧化，而氧化剂则被还原。
9.1.2 氧化还原反应方程式的配平最常用的方法：氧化态法和离子电子法。
氧化态法配平氧化还原方程式的原则是：氧化剂中元素氧化态降低的总值等于还原剂中元素氧化态升高的总值。
配平原则：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。
②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。
用此法配平氧化还原反应方程式的具体步骤是：A 先找出反应式中氧化数发生变化的元素。
B 标出反应式中氧化数发生变化的元素（氧化剂、还原剂）的氧化数。
C 标出反应式中氧化剂、还原剂氧化数变化值。
D 按最小公倍数即“氧化剂氧化数降低总和等于还原剂氧化数升高总和”原则。
在氧化剂和还原剂分子式前面乘上恰当的系数。
E 配平方程式中两边的H和O的个数。
根据介质不同，在酸性介质中O多的一边加H+，少的一边加H2O，在碱性介质中，O多的一边加H2O，O少的一边加OH－。
第九章 氧化还原反应和电化学基础
无机化学
第九章 氧化还原反应和电化学基础
1 氧化还原反应方程式的配平
2 电极电势
3 电解及其应用
4 金属的腐蚀与防腐
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第一节 氧化还原反应方程式的配平
1
氧化数法
2
离子-电子法
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一、氧化数法
1.氧化数
①离子化合物中，元素的氧化数等于相应的离子电荷数。
②共价化合物中，将共用电子对看作归电负性较大的元 素的原子单独所有，再比照离子化合物确定氧化数。 ③复杂离子中，各元素原子氧化数的代数和等于离子电 荷数。分子中各元素原子氧化数的代数和为零。
相等； ②原子守恒 ③电子守恒
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二、离子-电子法
2.配平方法
①将反应式中主要反应物、生成物改写成离子符号
②将上述反应分解成两个半反应 ③分别配平两个半反应，使每个半反应两边的各元素 原子数目及电荷数目分别相等。 ④根据得、失电子总数相等的原则，将两个半反应合
并为一个配平的离子反应。
⑤补入合适的阴、阳离子，把离子方程式改成分子方 程式。
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二、金属的防腐
1.制成耐腐蚀合金
2.隔离法
3.化学处理法 （1）钢铁发蓝 （2）钢铁磷化 4.电化学保护法
5.使用缓蚀剂
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Thank you
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3.判断氧化还原反应进行的次序
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第三节 电解及其应用
1
电解
2
电解的应用
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一、电解
1.电解原理
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一、电解
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一、电解
2.放电次序
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二、电解的应用
1.电化学工业
第九章 氧化还原反应与电化学基础
第九章氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
【知识梳理】一、氧化还原反应的基本概念1、氧化数在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。
为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。
1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。
例如，在NaCl中，钠的氧化数为+1，氯的氧化数为–1。
在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。
由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：（1）在单质中，元素的氧化数为零。
（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。
（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为+1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为–1。
（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为–1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为+2和+1。
（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。
（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。
（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。
在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。
根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。
2、氧化还原电对在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应（简称氧化反应或还原反应）是化学反应的一种重要类型，也是电化学研究的基础。
电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律，将电能与化学变化联系起来。
本文将着重介绍氧化还原反应与电化学之间的关系，探讨电流与氧化还原反应的本质联系，以及电化学在实际应用中的重要性。
1. 氧化还原反应的基本概念和原理氧化还原反应是指物质中的原子、离子或分子失去电子的过程为氧化反应，而得到电子的过程称为还原反应。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂两个参与物质，氧化剂接受电子，还原剂失去电子。
这一过程可以用化学方程式表示，例如：2Na + Cl2 → 2NaCl。
在这个反应中，钠（Na）失去了电子，发生了氧化反应；氯气（Cl2）接受了钠的电子，发生了还原反应。
2. 电流与氧化还原反应的联系氧化还原反应离不开电流的存在。
电流是指电荷在单位时间内通过导体横截面的量，其方向由正电荷流动的方向确定。
在氧化还原反应中，氧化剂接受电子，必须有电子从还原剂中流向氧化剂，才能维持反应的进行。
这个电子的流动过程形成了电流。
因此，可以说氧化还原反应是电流流动的结果，电流的存在促使了氧化还原反应的进行。
3. 电化学的研究内容电化学研究了物质在电场和电流的作用下的性质和变化规律。
其研究内容主要包括三个方面：电解学、电池学和电化学分析。
（1）电解学：电解学研究了物质在电解过程中的行为和特性。
电解是指将电能转化为化学能的过程，通过电解可以将化合物分解成对应的离子，或将离子还原为相应的化合物。
例如，通过电解水可以将水分解为氢气和氧气。
（2）电池学：电池学研究了电化学电池的工作原理和特性。
电化学电池是指利用氧化还原反应转化化学能为电能的装置。
电池由正极、负极和电解质组成，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电路和外部载荷与电解质之间的电子流动将化学能转化为电能。
（3）电化学分析：电化学分析是利用氧化还原反应进行分析的一种方法。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应（Redox Reaction）是化学反应中常见的一种类型，也是电化学的基础。
在氧化还原反应中，物质会发生电荷转移过程，其中一个物质被氧化（失去电子），另一个物质被还原（获得电子）。
这种电荷转移过程伴随着电流的流动，因此氧化还原反应与电化学密切相关。
1. 氧化还原反应的基本原理在氧化还原反应中，常常可以观察到电子的转移与氧原子的参与。
在一些反应中，物质会失去电子，被称为氧化剂（Oxidizing Agent），而另一些物质则会获得电子，被称为还原剂（Reducing Agent）。
这种电子的转移与氧原子的参与使得物质的氧化态和还原态发生变化。
2. 氧化还原反应的重要性氧化还原反应在生活和工业中具有广泛的应用。
例如，我们所熟悉的腐蚀现象就是一种氧化还原反应。
金属物质在与氧气接触时会发生氧化反应，形成金属氧化物。
此外，氧化还原反应还被广泛应用于电池、电解、电镀等方面。
3. 电化学的基本概念电化学是研究化学反应与电流之间关系的学科。
它主要涉及电解反应（Electrolysis）和电化学电池（Electrochemical Cell）两个方面。
3.1 电解反应电解反应是在外加电压的作用下，将化学反应逆转的过程。
电解反应的基本原理是利用外部电压提供能量，使得自发不利反应变得可逆，从而实现物质的分解或转化。
3.2 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
它由两个半电池组成，分别包含一个氧化反应和一个还原反应。
这两个半电池通过电解质溶液（Electrolyte）或电解质桥（Salt Bridge）连接起来，形成一个闭合的电路。
4. 电化学电池的工作原理电化学电池中，氧化反应和还原反应在两个半电池中同时进行。
在氧化反应中，电子流从还原剂移动到电解质溶液中；而在还原反应中，电子从电解质溶液流向氧化剂。
这一过程中，电子的流动经过外部电路，形成了电流。
根据电化学电池反应的性质和电流的方向，我们可以将电化学电池分为两类：电解池（Electrolytic Cell）和电池（Galvanic Cell）。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应（简称“氧化还原反应”）是化学反应中一种非常重要的类型。
在氧化还原反应中，物质的电荷状态发生变化，原子失去或获得电子，从而形成离子，以完成化学反应。
电化学则是研究电能与化学能之间转化的学科。
一、氧化还原反应1. 概念和基本原理氧化还原反应是指在化学反应中，原子、离子或分子中的电子的互相转移过程。
氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
在氧化还原反应中，存在着氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂接受电子，自身被还原，而还原剂则失去电子，自身被氧化。
2. 氧化还原反应的应用氧化还原反应广泛应用于生活和工业领域。
例如，在电池中，氧化还原反应产生电能；在腐蚀过程中，金属发生氧化还原反应，导致金属的破坏；在生物体内，呼吸作用中的氧化还原反应产生能量。
二、电化学1. 电化学基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电极反应、电池和电解质溶液等概念。
电化学通常分为两个分支：电解学和电池学。
2. 电化学实验电化学实验是研究电化学现象的重要手段。
在实验中，常见的电化学装置包括电解槽、电极、电解质溶液等。
通过实验可以观察到电流的流动和电极上发生的反应，从而揭示电化学过程的本质。
三、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学紧密相关。
在电池中，氧化还原反应产生电能，而在电解槽中，电能则用于促使氧化还原反应发生。
此外，电极反应是电化学研究的重点之一，它涉及到氧化还原反应中电子的转移过程。
结论氧化还原反应是化学反应中重要的类型，通过氧化和还原的相互转化，实现能量的转化。
电化学则是研究电能与化学能之间相互转化的学科，它与氧化还原反应密切相关。
两者的研究和应用对于能源、环保等领域具有重要意义。
通过深入理解氧化还原反应和电化学，我们可以更好地应用于实际生活和工业中，促进科学技术的发展和进步。
这篇文章介绍了氧化还原反应和电化学的基本概念、原理和应用，并强调了两者之间的联系。
氧化还原反应和电化学基础
10.1.4 氧化还原反应方程式的配平
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2
2KMnO4 + 3H2SO4 + 3H2O2 K2SO4 + 2MnSO4 + 6H2O + 4O2
2KMnO4 + 3H2SO4 + 7H2O2 K2SO4 + 2MnSO4 + 10H2O + 6O2
反应中氧化过程和还原过程同时发生
NaClO + 2FeSO4 + H2SO4 = NaCl + Fe2(SO4)3 + H2O 氧化剂 还原剂 介质 还原产物 氧化产物
自身氧化 还原反应
歧化反应
反应过程中氧化数的升高和降低发生在同 一化合物上 2KClO3 = 2KCl + 3O2
氧化数的升高和降低发生在同一化合物的 同一原子上：4KClO3 = 3KClO4 + KCl
② 找出氧化剂中元素氧化数降低的数值和还 原剂中元素氧化数升高的数值
① 写出基本反应式； ② 找出氧化剂中元素氧化数降低的数值和还原
剂中元素氧化数升高的数值； ③ 遵循最小公倍数原则，对各氧化数的变化值
乘以相应的系数, 使氧化数降低值和升高值 相等； ④ 将找出的系数分别乘在氧化剂和还原剂的分 子式前面； ⑤ 检查反应方程式两边的氢原子数目, 找出参 加反应的水分子数； ⑥ 核实反应方程式两边各元素的原子数。
等于零; 在多原子离子中所有元素氧化数 的代数和等于离子所带的电荷数. (3) 氢在化合物中的氧化数一般为+1, 但在活 泼金属的氢化物中为–1. (4) 氧在化合物中的氧化数一般为–2; 在过氧化 物中为–1; 在超氧化物中为–1/2; 在OF2中为+2.
第九章氧化还原平衡和电化学基础
2 (237.13kJ mol1 ) 474.26kJ mol1
9.2.2电极的种类和原电池的表示方法
1.常见电极的类型
● 金属-金属难溶盐电极
电极反应
电极符号
AgCl(s)+ eAg(s)+ Cl- (ag) Ag ∣ AgCl (s)∣ Cl- (c)
● 氧化还原电极或浓差电极 电极反应
电极符号
Fe 3+ (aq)+ eFe 2+ (ag) Pt∣Fe 3+ (c1), Fe 2+ (c2)
9.1.1氧化数
1970年国际纯粹和应用化学研究会（IUPAC）定义了氧化数的概 念：氧化数是化学实体中某元素一个原子的荷电数，这种荷电数 是假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子，从而得到的 某原子在化合状态时的“形式电荷数”。
氧化：氧化数增加的过程 还原：氧化数降低的过程
氧化数确定原则：假设把每个键中的电子指定给电负性更大 的原子而求得：
θ
应用：1.判断反应标准状态下可否自发进行。
2.利用标准电极电势表可以选择合适的氧化剂与还原剂。 例如，在含有Br－、I－的混合溶液中，在标准状态下，欲使I－氧 化成I2，而又不使Br－氧化，问选择Fe2(SO4)3 和KMnO4中的哪一 种氧化剂能满足要求。 通过查表知，φΘ(Br2/Br－) = 1.066 V，φΘ (I2/I－) = 0.5355 V，φΘ(Fe3+/Fe2+) = 0.771， VφΘ(MnO4-/Mn2+) = 1.507V。所以应选择标准电极电势在0.5355 V～1.066 V之间 的氧化剂，显然是Fe2(SO4)3。
φq大的电对对应的氧化型物质氧化性强。
初中化学知识点归纳氧化还原反应和电化学
初中化学知识点归纳氧化还原反应和电化学初中化学知识点归纳：氧化还原反应和电化学化学是一门研究物质性质及其变化的科学。
在学习化学的过程中，氧化还原反应和电化学是初中阶段的重要知识点。
一、氧化还原反应氧化还原反应是化学反应的一种重要类型，也是化学变化的基础。
在氧化还原反应中，物质发生电子的转移，被氧化的物质失去电子，被还原的物质获得电子。
1. 氧化还原反应的定义氧化还原反应是指物质中的原子或离子发生电子的转移过程，即氧化剂得到电子，还原剂失去电子。
2. 氧化还原反应的基本特征（1）氧化反应：物质失去电子，电子数减少，被氧化物（2）还原反应：物质获得电子，电子数增加，还原物3. 氧化还原反应的符号表示在氧化还原反应中，我们使用氧化态和还原态表示物质的电荷状态变化。
通常使用化学式的上标表示氧化态，化学式的下标表示原子数。
4. 氧化还原反应的实例（1）金属与非金属单质反应：如2H₂+O₂→2H₂O，其中氢气被氧气氧化为水。
（2）金属离子与非金属单质反应：如2NaI+Cl₂→2NaCl+I₂，其中氯气被碘离子还原为碘。
二、电化学电化学是研究电能和化学变化之间相互转化的科学。
电化学研究的主要内容包括电解和电池。
1. 电解电解是指利用直流电电解电解质溶液，使其中的化学物质分解成以下两种离子：（1）阳离子：被称为阴极，它接受电子并发生还原反应。
（2）阴离子：被称为阴极，它释放电子并发生氧化反应。
2. 电池电池是将化学能转化为电能的装置。
常见的电池有原电池和干电池。
原电池内部的化学反应产生电子，使电池两极之间形成电压。
干电池是一种便携式的电池，内部的化学反应也能产生电能。
3. 电解和电池的联系电解和电池既有相似之处又有不同之处。
二者都涉及电子的转移，但电解发生在外部电源的驱动下，而电池则是将化学能转化为电能。
总结：初中化学中的氧化还原反应和电化学是重要的知识点。
氧化还原反应涉及物质中电子的转移，通过氧化和还原反应进行电荷状态的变化。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中一种重要的反应类型，它与电化学密切相关。
本文将对氧化还原反应与电化学的关系进行探讨，并介绍相关的概念和实例。
一、氧化还原反应的概念氧化还原反应（简称氧化反应）是指物质中的原子或离子由高价态转变为低价态的反应过程。
在氧化反应中，电子的转移起到重要的作用，通常涉及到电荷的转移。
二、电化学的基本概念电化学是研究电能与化学变化之间相互转化关系的学科。
它主要研究电流在电解质溶液中的行为以及由此引起的化学反应。
电化学包括两个重要的分支：电解学和电池学。
1. 电解学电解学主要研究在电解质溶液中，电流通过时溶液中的离子的行为。
电解质溶液中的阳离子由阴极吸引，阴离子由阳极吸引，它们在电极表面接受或释放电子，从而发生化学变化。
氧化反应和还原反应就是在电解质溶液中发生的重要的氧化还原反应。
2. 电池学电池学主要研究电化学反应以及由此产生的电能转化。
电池由两个半电池组成，每个半电池包括一个电极和一个溶液或固体电解质。
在电解质溶液中，溶解的离子可在电极表面接受或释放电子，从而产生电流。
电池的工作原理就是将氧化还原反应转化为电能的过程。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应与电化学密切相关。
在氧化还原反应中，物质中原子和离子的电荷发生变化，即有电子的转移。
而在电化学中，电流通过电极和电解质溶液时，也涉及到电子的转移。
氧化还原反应可以通过电化学手段进行控制和驱动，从而实现能量的转化和化学反应的进行。
1. 氧化还原反应的电动势在氧化还原反应中，每个反应都有一个标准电动势，即反应的电化学势。
标准电动势表示了反应自发进行的趋势，它可以通过实验测量得到。
标准电动势越大，说明反应进行越强烈，越有利于电子的转移。
标准电动势可以用于判断氧化还原反应的方向以及电池的正负极。
2. 氧化还原反应的电解在电化学中，氧化还原反应可以通过电解进行控制。
当外加电压大于氧化还原反应的标准电动势时，反应会发生。
这种电解反应常用于电镀、电解制氢等工业生产中。
高二化学氧化还原反应与电化学基础
高二化学氧化还原反应与电化学基础在高二化学的学习中，氧化还原反应和电化学基础是两个至关重要的部分。
它们不仅是化学学科的核心概念，还与我们的日常生活以及许多工业生产过程紧密相连。
首先，让我们来深入了解一下氧化还原反应。
氧化还原反应的本质是电子的转移。
在化学反应中，某些物质失去电子，被氧化；而另一些物质得到电子，被还原。
这就像是一场电子的“拔河比赛”，哪边的力量更强，电子就往哪边跑。
比如说，铁与硫酸铜溶液的反应，铁原子失去电子变成亚铁离子，铁被氧化；而铜离子得到电子变成铜原子，铜离子被还原。
在这个过程中，我们可以通过化合价的变化来判断氧化和还原的发生。
化合价升高的元素发生了氧化反应，化合价降低的元素发生了还原反应。
那么，如何判断一个反应是否是氧化还原反应呢？其实很简单，只要看反应前后元素的化合价有没有发生变化。
如果有，那就是氧化还原反应；如果没有，那就不是。
氧化还原反应有着广泛的应用。
在金属的冶炼中，通过氧化还原反应将矿石中的金属元素还原成金属单质。
例如，用一氧化碳还原氧化铁来制取铁。
在电池中，氧化还原反应为我们提供了源源不断的电能。
比如常见的干电池，锌筒发生氧化反应，释放出电子；而二氧化锰发生还原反应，接受电子，从而形成电流。
接下来，我们说一说电化学基础。
电化学主要研究电能和化学能之间的相互转化。
其中包括原电池和电解池这两个重要的概念。
原电池是将化学能转化为电能的装置。
它的工作原理基于氧化还原反应。
以铜锌原电池为例，锌片失去电子发生氧化反应，是原电池的负极；铜片上铜离子得到电子发生还原反应，是原电池的正极。
在这个过程中，电子从负极通过导线流向正极，从而产生了电流。
电解池则是将电能转化为化学能的装置。
在外加电源的作用下，溶液中的离子发生定向移动，在电极上发生氧化还原反应。
例如，电解饱和食盐水可以制取烧碱、氯气和氢气。
在电化学中，还有一个重要的概念——电极电势。
电极电势的大小反映了电极得失电子的能力。
基础化学-第九章-氧化还原平衡及电化学基础-课件PPT
二、电极的还原电势：电极电势
1、还原电势：对于一个电极反应，若写成还原反 应的形式，则电极的还原电势就表示元素或离子 得到电子而被还原的趋势。
Cl2 + 2e
2Cl-
Cl2 / Cl
2、标准还原电势：在标准状态的还原电势。
Cl2 /Cl
E
3、标准还原电势的确定 1953年国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）建议：
×2 ×5
2MnO4- +5SO32- +6H+=2Mn2++5SO42- +3H2O
（5）加上原来未参与氧化还原的离子，写成分子方程式：
2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4= 2MnSO4+6K2SO4+3H2O
• 离子电子法能反映出水溶液中反应的实质，特别 对有介质参加的复杂反应配平比较方便。但该法 仅适用于配平水溶液中的反应。此法不仅有助于 书写半反应式，而且对根据反应设计电池，书写 电极反应及电化学计算都是很有帮助的。
(0.1588)
(0.3596)
0.2038V
正极：Pb2++2e=Pb ;负极：Pb+SO42- = PbSO4 +2e 电池反应：Pb2++SO42- = PbSO4
-)Pb︱PbSO4(s) ︱SO42-(1.0mol/L) ‖Pb2+(0.1mol/L) ︱Pb(s)(+
3、判断氧化还原反应进行的方向
三、氧化还原反应方程式的配平
2.离子-电子法：即半反应法（适用于水溶液中， 或使用介质的复杂反应）
氧化还原反应及电化学基础
另外, 酸度变化可改变一些化学反应的方向, 如：
酸性
H3AsO4 + 2H+ + 2I-
H3AsO3 + I2 + H2O
中性或碱性
总之，电极电势 是与以下因素有关：
物质本身的特性(电极种类） 外部条件
例如：
1）物质本身浓度的变化； 2）酸度 (pH) 的变化； 3）生成难溶物或沉淀使电极物质浓度变化； 4）生成络合物使电极物质浓度变化。
思考：氧化数 — “表观化合价”
（1）Na2S2O3
+2
（2） CrO5
+10
Na2S4O6
+2.5
CrO5 结构
化合价+6，与O有能力 形成六个共价键
S2O32– 中S的氧化数为＋2：
“表观化合价”
O -O S O-
化合价
(+6)
S
(-2)
化合价平均值 = + 2
2 氧化还原反应，半反应，氧化还原电对
0
0 -237.18
该反应的 rG = 3 × (-237.18) - (-3.3) = -708 (kJ/mol)
(此式为定律)
所以：
ClO3 / Cl2
G nF
708 103 5 9.65 10 4
1.47(V )
该值与查表数据相同
F = 9.65104 (c/mol)
反应式（1）： 2 Fe3+ + Sn2+ = 2 Fe2+ + Sn4+ lg K nE 2 0.620 20.96 0.05917 0.05917
K 9.121020
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第九章氧化还原反应与电化学基础【竞赛要求】氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
原电池。
电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。
标准电极电势。
用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。
电解池的电极符号与电极反应。
电解与电镀。
电化学腐蚀。
常见化学电源。
Nernst 方程及有关计算。
原电池电动势的计算。
pH 对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
【知识梳理】一、氧化还原反应的基本概念1、氧化数在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。
为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。
1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC ）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。
例如，在NaCl 中，钠的氧化数为 +1，氯的氧化数为–1。
在SO 2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为–2。
由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：（1）在单质中，元素的氧化数为零。
（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。
（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为 +1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH 2）中，氢的氧化数为–1。
（4）通常，在化合物中氧的氧化数为–2；但在过氧化物（如H 2O 2、Na 2O 2、BaO 2）中氧的氧化数为–1；而在OF 2和O 2F 2中，氧的氧化数分别为 +2和+1。
（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为–1。
（6）碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为 +1和 +2。
（7）在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。
在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。
根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。
2、氧化还原电对在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。
氧化还原反应是由还原剂被氧化和氧化剂被还原两个半反应所组成的。
例如：Zn(s + Cu2+(aq Zn 2+(aq + Cu(s是由半反应Zn(sZn 2+ + 2e－和Cu 2+ + 2e－ Cu(s 所组成。
在半反应中，同一元素的两个不同氧化数的物种组成了电对，其中，氧化数较大的物种称为氧化型，氧化数较小的物种称为还原型。
通常电对表示成：氧化型 / 还原型。
例如：氧化还原反应是由两个电对构成的反应系统。
可以表示为：还原型（1）+氧化型（2）氧化型（1）+ 还原型（2）二、氧化还原反应方程式的配平配平氧化还原反应方程式的常用方法有氧化数法和离子–电子法。
氧化值法在中学化学中已经学过，其重要原则是还原剂中元素氧化值升高的总数等于氧化剂中元素氧化值降低的总Page 1 of 21数。
这里不在重复。
以下我们介绍离子–电子法。
用离子–电子法配平氧化还原反应方程式的原则是：（1）反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数。
（2）根据质量守衡定律，方程式中等号两边各种元素的原子总数必须相等。
下面分别用酸性溶液和碱性溶液中的氧化还原反应为例介绍离子–电子法的配平步骤。
例1 配平酸性溶液中的反应：KMnO 4 + K2SO 3 K 2SO 4 + MnSO4具体配平步骤如下：-2-（1）写出主要反应物和产物的离子式：MnO - Mn 2+ + SO 24 + SO34（2）分别写出两个半反应中的电对：MnO -42- Mn 2+ SO 3- SO 24（3）分别配平两个半反应。
这是离子电子法的关键步骤。
所以离子电子法也叫做半反应法。
先根据溶液的酸碱性配平两边各元素的原子：+ MnO -4+ 8H2- Mn 2+ + 4H2O SO 3+ H2O -+ SO 24+ 2H－少氧的一边加H 2O ，多氧的一边加H +，酸性溶液中不能出现OH 。
再加电子使两边的电荷数相等：2-2-+ 2++MnO -4+ 8H+5e = Mn + 4H2O ① SO 3+ H2O = SO4+ 2H + 2e ②－－（4）根据两个半反应得失电子的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应的系数后，消去电子，得到配平的离子方程式。
①式×2加②式×5得：2MnO 4+ 16H++ 10e = 2Mn 2+ + 8H2O －-2-+）5SO 3+ 5H2O = 5SO4+ 10H + + 10e －2-2-2MnO 4+ 5SO3+ 6H+ = 2Mn 2+ + 5SO 4+ 3H2O -2-核对等式两边各元素原子个数和电荷数是否相等。
根据题目要求，将离子方程式改写为分子（或化学式）方程式。
加入不参与反应阳离子或阴离子，引入的酸根离子以不引入其他杂质，不参与氧化还原反应为原则。
此反应中加入的是稀硫酸。
2KMnO 4 + 5K2SO 3 +3H2SO 4 = 2MnSO4 + 5K2SO 4 + 3H2O例2 将氯气通入热的氢氧化钠溶液中，生成氯化钠和氯酸钠，配平此反应方程式。
配平：此反应是碱性溶液中Cl 2歧化为NaCl 和NaClO 3反应，Cl 2即是氧化剂，又是还原剂−→NaCl + NaClO3 Cl 2 + NaOH −-−→Cl – + ClO3相应的离子方程式为： Cl 2 + OH–− ∆∆写出两个半反应： Cl 2－ Cl – Cl 2 - ClO 3 配平两个半反应，碱性溶液中少氧的一边加OH ，多氧的一边加H 2O ，但不能出现H +。
－-Cl 2 + 2e = 2Cl–③ Cl 2 + 12OH– = 2ClO3 +6H2O +10e－④将③式×5+④得－-+）Cl 2 + 12OH– = 2ClO3 + 6H2O +10e- 6Cl 2 + 12OH– = 2ClO3 +10 Cl– + 6H2O -化为简式得： 3Cl 2 + 6OH– = ClO3 +5 Cl– + 3H2O改写为分子方程式： 3Cl 2 + 6NaOH = NaClO3 + 5NaCl + 3H2OPage 2 of 21 5Cl 2 + 10e = 10Cl–－用离子–电子法配平氧化还原反应方程式时，可以不必知道元素的氧化值，转移电子数在配平半反应时即可以确定，这是此法的一个优点。
离子电子法特别适合配平水溶液中的氧化还原反应，而配平半反应对于氧化还原反应的有关计算是非常重要的。
三、电极电势1、原电池（1）原电池的组成将锌片插入硫酸铜溶液中会自发地发生氧化还原反应：－10Zn(s + Cu2+(aq Zn 2+(aq + Cu(s △r H m (298K = – 281.66 kJ·mol随着反应的进行，金属铜不断地沉淀在锌片上，同时锌片不断地溶解。
反应是放热的，化学能转变为热能。
如何将化学能转变为电能而产生电流呢？1863年，J.E.Daniell 将锌片插入ZnSO 4溶液中，用这两个半电池组成了一个电池，称为Daniell 电池。
后来，经过改进，用充满含有饱和KCl 溶液的琼脂胶冻的倒置U 型管作盐桥将两个半电池联通，在锌片和铜片间串联一个安培计。
采用这样的铜–锌原电池获得了电流。
锌片为负极，发生氧化反应： Zn(sZn 2+ + 2e－铜片为正极，发生还原反应： Cu 2+ + 2e Cu(s －氧化和还原反应分别在两处进行，还原剂失去电子经外电路转移给氧化剂形成了电子的有规则定向流动，产生了电流。
这种借助于自发的氧化还原反应产生电流的装置称为原电池。
在原电池中，两个半电池中发生的反应叫做半电池反应或电极反应。
总的氧化还原反应叫做电池反应。
铜–锌原电池反应为：Zn(s + Cu2+(aq Zn 2+(aq + Cu(s原电池可以用简单的符号表示，称为电池符号（或电池图示）。
例如铜–锌原电池的符号为：Zn(s∣ZnSO 4(c 1 ‖CuSO 4(c 2 ∣Cu(s在电池符号中，将负极写在左边，正极写在右边，用单竖线表示相与相间的界面，用双竖线表示盐桥。
有些原电池需要用铂片或石墨作电极。
例如：' Pt ∣Sn 2+(c 1,Sn 4+(c 1' ‖Fe 3+(c 2, Fe2+(c 2 ∣Pt相应的电池反应为：2Fe 3+(aq + Sn2+(aq Fe 2+(aq + Sn4+(aq（2）原电池的电动势原电池的两极用导线连接时有电流通过，说明两极之间存在着电势差在外电路电流趋于零时，用电位计测定正极与负极间的电势差，用E MF 表示原电池的电动势等于正极的电极电势与负极的电极电势之差： E MF =E (+ －E (- （10-1）原电池的电动势与系统的组成有关。
当原电池中的各物质均处于标准态时，测得的原电池0的电动势称为标准电动势，用E MF 表示。
E MF =E (0+ －E (0- （10-2） 0例如，25℃在铜–锌原电池中，当c (Cu2+ =1.0 mol·L －1 , c (Zn2+ =1.0 mol·L －1时，测得的电池电动势E MF =1.10 V。
Page 3 of 21 0（3）原电池的电动势与反应的Gibbs 函数变热力学研究表明，在恒温恒压下，反应系统Gibbs 函数变等于系统能做的最大有用功，即：△r G m =W max （10-3）对于原电池反应来说，系统所能做的最大有用功就是电功。
根据物理学原理，电功等于通过的电量Q 与电动势的乘积：W max = – QE MF = –zFE MF （10-4）式中，F 为Faraday 常量，F = 96485 C·mol 1，z 为电池反应转移的电子数。
由上述两式得：－△r G m = –zFE MF （10-5）0= –zFE 0 （10-6）如果电池反应是在标准状态下进行，则△r G m MF根据（10-5），若已知电池电动势E MF ，可以求出电池反应的Gibbs 函数△r G m ；反之亦然。
2、电极电势（1）电极电势的产生原电池的电动势是组成原电池的两个电极电势之差。
每个电极的电势是如何产生的呢？以－金属电极为例，将金属浸入其盐溶液时，M(s 在金属与其盐溶液接触的界面上会发生金属溶解和金M 2+(aq + z e属离子沉淀两个不同的过程：当这两个过程速率相等时，达到动态平衡。
如果是较活泼的金属(如锌，金属表面带负电荷，而靠近金属的溶液带正电荷，形成了双电层，产生了电势差，称为电极电势。
对于不活泼的金属(如铜，则情况刚好相反，金属表面带正电荷，而靠近金属的溶液带负电荷。
但也形成双电层，产生电极电势。
电极电势的绝对值尚无法测定。
通常要选定一个参比电极，以其电极电势为基准，与其他电极相比较，从而确定其他电极的电极电势相对值。